什么是纸电池?纸电池有哪些优点?

时间:2023年08月25日 14:33:8 点击次数:482来源:原创

电池技术的进步有目共睹,无论是石墨负极、硅负极还是金属负极,在介绍中都宣称具有更高的能量密度、更快的充电速度、更低的单位成本以及更多的循环次数。而今天我们要讲的纸电池,可以为轻型、高效的新型能源存储带来希望之光。

什么是纸电池

一、什么是纸电池?

纸电池是指采用印刷工艺将电极材料印刷到薄膜基材上的新型电池,因为其薄如纸又被称为“纸电池”。它将传统电池的电解质、正负极材料与高度柔韧的纸材质结合在一起,形成一种薄型、可弯曲的电池结构。这种电池并不完全由纸制成,但纸是其主要的结构成分,使其具有良好的柔韧性和可塑性。

纸电池的工作原理与传统电池相似,也是通过正负极之间的化学反应产生电流。但与传统电池不同的是,纸电池使用的材料更为环保,制造过程更为简单,成本也相对较低。

二、纸电池的历史

美国加州斯坦福大学2009年成功研制了“纸电池”,用硅纳米线做成的电池是锂离子电池功效的10倍。瑞典科学家2015年12月研制出了一种能作为电池的“纸”,其效率之高,所储存的电能可以和市场上最好的超级电容电池相媲美。

用于纸电池的纳米材料是很特别的,是直径极小的一维结构,有助纳米材料制成的墨水紧紧粘在纸张上,令电池和超级电容器非常耐用,纸电容器寿命可能长达4万个充电和放电周期。

与传统电池相同,这种新型电池的组成部分也包括电极、电解液和隔离膜。具体而言,这种新型的纸电池是由植入了电极和电解液的纤维素纸构成,其中纤维素纸就起到了隔离物的作用。电极分别是加入纤维素中的碳纳米管和覆盖在纤维素制成的薄膜上的金属锂;而电解液就是六氟磷酸锂溶液。美国伦斯勒理工学院的科学家就是通过把电池的三部分综合到薄薄的一张纸上,而制成了这种新型纸电池。

研究显示,在2伏的电压下,这种新型纸电池每克能产生10毫安的电流。据介绍,这种新型的电池除了制作方法创新外,还具有很多重要的特性,比如说柔韧性。这种新型的纸电池由于成分主要是纤维素,因此保持了纸的一些特性,具有较好的柔韧性。根据实验显示,这种电池对温度的适应能力相当强,在-70℃至150℃的温度区间都能正常使用。

三、纸电池的优点及应用

用于纸电池的纳米材料是很特别的,是直径极小的一维结构,有助纳米材料制成的墨水紧紧粘在纸张上,令电池和超级电容器非常耐用,纸电容器寿命可能长达4万个充电和放电周期。

这种电池避免了传统电池会产生的金属、锂及碱性化合物泄漏问题,对环境无害,可作为一般的家庭废物加以处理。开发公司表示,这种电池价格也十分便宜。可作为智能卡、音乐贺卡和电子报纸等的电源,并可用于RFID(射频识别)电子标签。随着RFID技术的迅速发展,这种纸质电池的潜在市场未来有望达到几十亿美元。

纸电池的应用领域十分广泛。这种电池可用于智能卡、音乐贺卡、电子标签、电子报纸、射频识别器(RFID)、手机、手提电脑等产品。其潜在价值十分可观。

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